不同跨径整体式截面桥梁荷载试验效率的计算分析

刘波

摘 要：基于midas Civil，分别对20m、25m、30m整体式截面简支、连续梁桥的荷载试验效率问题进行了计算分析，结果表明：对于设计荷载为公路-I级，在35t三轴车最大满布情况下，设计車道为单车道（桥面净宽﹤7m）的20m整体式截面简支梁、20m整体式截面连续梁、25m整体式截面连续梁，最大正弯矩工况试验效率均达不到0.85;双车道（7m≦桥面净宽﹤10.5m）的20m整体式截面连续梁中跨最大正弯矩工况试验效率达不到0.85。

关键词：不同跨径;整体式截面桥梁;荷载试验效率

0引言

随着交通量的日益增大，不少地区采取在原有桥梁基础上设置增宽桥的方式缓解交通压力，增宽桥的桥面宽度设置一般不大，大多设置为1～2个车道，结构形式多为整体式箱梁。高速公路互通中的匝道桥桥面也多设置为1个车道，结构形式多为整体式箱梁。

《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）第5.4.2条规定“静载试验荷载效率ηq，对交（竣）工验收荷载试验，宜介于0.85～1.05之间;否则ηq宜介于0.95～1.05之间”[1]，此条规定说明，对于交竣工验收的新建桥梁，荷载效率应当在0.85～1.05之间;对于已运营的桥梁，荷载效率应当在0.95～1.05之间。

笔者在现场实际工作中发现对于此类桥梁，会出现达不到规范要求效率的现象，因此本文分别对20m、25m、30m整体式截面简支、连续梁桥的荷载试验效率问题进行了计算分析。

1模型建立

本文利用MIDAS CIVIL建立20m、25m、30m整体式截面简支、连续梁桥单车道、双车道共12个模型[2-3]，设计荷载：公路-I级，试验截面示意图见图1，主要计算结果见表1。

2布载结果分析

2.1荷载车辆选择

根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）第5.4.3条，采用三轴载重汽车作为试验加载车辆，当车辆单轴轴重超过14t时，应对桥梁桥面板进行局部验算，故选择试验加载车辆参数见表2和图2。

2.2荷载效率分析

经过多次试算，K2截面墩顶最大负弯矩工况经过合理的车辆布置均可达到效率，K1、K3截面最大正弯矩工况在如图3所示车辆布置时，加载效率达到最大[4]。各工况加载效率结果如图4～图6所示。

对于新建桥梁，《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01—2015）要求荷载效率在0.85～1.05之间，由图4～图6结果可知，单车道（桥面净宽﹤7m）的20m整体式截面简支梁、20m整体式截面连续梁、25m整体式截面连续梁最大正弯矩工况试验效率均达不到0.85;双车道（7m≦桥面净宽﹤10.5m）的20m整体式截面连续梁中跨最大正弯矩工况试验效率达不到0.85，不能满足规范要求。

对于在役桥梁，荷载效率要求在0.95～1.05之间，由图3～图5结果可知，单车道（桥面净宽﹤7m）的20m、25m、30m整体式截面简支梁、连续梁最大正弯矩工况试验效率均达不到0.95;双车道（7m≦桥面净宽﹤10.5m）的20m整体式截面简支梁、连续梁最大正弯矩工况试验效率均达不到0.95，25m、30m整体式截面连续梁边跨最大正弯矩工况试验效率均达不到0.95，不能满足规范要求。

比较图4～图6，随着跨径和横向车道数的增加，能够达到规范要求效率的试验工况逐渐增加，这是由于：（1）随着跨径的增大，影响线长度也增加，加载效应越明显;（2）随着车道数的增加，加载弯矩线呈线性成倍增大，而控制计算弯矩因车道折减系数增加较缓慢，因此二者比值逐渐增大，加载效应越明显。

对于达不到加载效率的桥梁，可通过以下2种方法进行调控：（1）增大加载车载重，但是需要进行桥面板验算，跨径越小，需要加载车载重就越大，甚至可能达到40t以上，对桥面板的安全有一定的危险性;（2）选择其它加载方式，如堆载，此类方法费时费力，经济性差。

3结语

对于设计荷载为公路-I级的整体式截面桥梁，在35t三轴车最大满布情况下：（1）对于桥面净宽﹤7m的新建桥梁，20m简支梁、20m连续梁、25m连续梁最大正弯矩工况试验效率均达不到0.85;（2）对于7m≦桥面净宽﹤10.5m的新建桥梁，20m连续梁中跨最大正弯矩工况试验效率达不到0.85;（3）对于桥面净宽﹤7m的在役桥梁，20m、25m、30m整体式截面简支梁、连续梁最大正弯矩工况试验效率均达不到0.95;（4）对于7m≦桥面净宽﹤10.5m的在役桥梁，25m、30m整体式截面连续梁边跨最大正弯矩工况试验效率均达不到0.95;（5）对加载达不到效率的桥梁，可通过提高加载车辆载重进行加载，但是必须要进行桥面板的验算;也可通过其它方式加载，比如堆载，但是这类方式费时费力，经济性差。

参考文献

[1] 长安大学.JTG/T J21-01—2015，公路桥梁荷载试验规程[S].北京：人民交通出版社，2015.

[2] 葛俊颖.桥梁工程软件midas Civil使用指南[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3] 邱顺冬.桥梁工程软件midas Civil应用工程实例[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4] 王愉龙.中小跨径梁桥荷载试验加载效率研究[D].西安：长安大学，2013.